CN113534430A - 一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置，该方法包括基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像；在设计图像中绘制与***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算平行光线的会聚点，并根据暗视场光线照明范围生成经过会聚点的发散光线；确定发散光线与平行光线的交点，根据各交点拟合生成反射抛物面曲线；以***光轴为轴线旋转反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。本发明实现了采用一体化的设计思路，整个设计过程简便快捷，仅需要一人操作便能完成设计。且与以往的理论计算以及光学软件设计等方法相比，设计结果更加直观便捷，设计成功率高。

Description

一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置

技术领域

本申请涉及金相显微镜技术领域，具体而言，涉及一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置。

背景技术

金相显微镜是一种多用途的工业检测仪器，产品广泛应用于电子工业相关的集成电路、新型显示以及化工和仪器仪表等行业的微小零件和集成电路，以及用于观察不透明的物质和透明的物质，如金属、陶瓷、集成电路、电子芯片、印刷电路板、液晶板、薄膜、粉末、碳粉、线材、纤维、镀涂层以及其它非金属材料等的观测、装配、检查。

依据观测对象的不同，金相显微镜观测方式分为明场和暗场两种。明场是入射光束通过物镜垂直照射到试样表面，反射光进入物镜成像。暗场是入射光束绕过物镜，以极大地角度斜射到试样表面，之后散射光（漫射光）进入物镜成像。这样的暗场照明方式是靠环形反射镜和暗场聚光镜来获得的。相比较明场来讲，暗场采用倾斜光照明，充分利用了物镜地孔径角，暗场照明提高了显微镜地实际分辨能力和衬度。正是由于暗场照明方式的优点，国内外高档金相显镜都要配置暗场镜头，而衡量暗场镜头好坏的一种重要标志是其中暗场照明***的优劣。好的暗场镜头价格昂贵，其中主要原因是镜头结构中的暗场照明***设计复杂繁琐，需要依靠专门的光学设计软件来完成，相关关键技术未公开，没有得到广泛应用。

现有技术中对暗场聚光镜的设计方法大体上有两种，一种是经典理论设计方法，这种方法并不借助Zemax软件，而是根据暗场聚光镜经典设计公式进行推算，再依据物镜的光学性能参数，进行数据表格计算和优选。该方法对设计者的要求极高，要求有深厚的光学设计功底，全过程需要设计者花费大量的精力。受当前光学加工企业光学工程师的理论水平限制，这种理论计算的方法也不具备推广性。一种是通过离轴抛物曲线设计得来，利用光学设计软件优化光学***，通过控制光斑尺寸大小以及发散角度，来实现照明光斑与暗场物镜成像匹配。这种设计方案可简化一部分计算过程，但是仍需要计算过程。全过程对光学设计者的要求高，设计周期长。且上述两种方法的理论计算基于双曲面模型，而不同公司选用的曲面模型不同，没有一体化的标准，无法广泛应用。此外，常见的高档金相显微镜配置有5×(BD)、10×(BD) 、20×(BD) 、40×(BD)、50×(BD)、100×(BD)这六款物镜，每一款参数各不相同，需要大量的数据运算和试制成本。对设计和加工能力较弱的普通光学仪器企业来讲，根本无法实现。综上可知，目前没有一种简便快捷且廉价的暗场照明***设计方法。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置。

第一方面，本申请实施例提供了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法，所述方法包括：

基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围；

在所述设计图像中绘制与所述***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；

确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；

以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。

优选的，所述基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，包括：

获取待设计金相显微镜的物镜参数，所述物镜参数包括物镜中心光轴、工作距离参数、物镜放大倍率；

基于所述物镜中心光轴与工作距离参数，确定观察标本的标本面中心点；

在绘图软件中绘制一条通过所述标本面中心点的水平中心线，将所述水平中心线确定为***光轴；

根据所述物镜放大倍率计算所述观察标本的视野范围，将所述视野范围确定为暗视场光线照明范围；

根据所述***光轴、暗视场光线照明范围以及物镜结构绘制出设计图像。

优选的，所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，包括：

确定预设的边界条件对应的约束关系，所述边界条件基于边界条件分析法得到；

计算确定所述平行光线的会聚点，用以使所述会聚点同时满足多个所述约束关系。

优选的，所述根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：

测量所述会聚点与任一所述交点之间的第一距离，确定抛物线准线，用以使所述交点到所述抛物线准线的直线距离为所述第一距离；

对各所述交点进行拟合，生成反射抛物面曲线；

基于所述抛物线准线确定所述反射抛物面曲线的抛物线焦点，并根据抛物线中心线与所述***光轴之间的偏移量，计算得到所述反射抛物面曲线的抛物线方程。

优选的，所述平行光线至少设有三条；

所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线，包括：

将相邻两条所述平行光线划分为一组，根据预设的边界条件分别计算各组平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过各所述会聚点的各发散光线；

所述确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：

确定各所述发散光线与所述发散光线对应的平行光线组的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线片段；

递进叠加各所述反射抛物面曲线片段，得到反射抛物面曲线。

优选的，所述以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面，包括：

截取所述反射抛物面曲线的曲线段，所述曲线段为所述反射抛物面曲线与所述物镜结构两交汇处之间的曲线片段；

以所述***光轴为轴线旋转所述曲线段，得到暗场聚光镜面。

第二方面，本申请实施例提供了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计装置，所述装置包括：

绘制模块，用于基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围；

计算模块，用于在所述设计图像中绘制与所述***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；

确定模块，用于确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；

旋转模块，用于以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。

本发明的有益效果为：1.采用一体化的设计思路，整个设计过程简便快捷，仅需要一人操作便能完成设计。且与以往的理论计算以及光学软件设计等方法相比，设计结果更加直观便捷，设计成功率高。

2.设计过程可以直观地判断反射光线是否会被物镜第一个镜组遮挡，入射平行光束是否有效利用，汇总光斑是否在工作距离位置均匀分布，光斑是否充分整个视场，这些因素直接决定了暗场聚光镜的照明效果。无需光学设计工程师和结构设计工程师多次配合来反复匹配计算。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的10倍物镜用暗场聚光镜的设计图像原理示意图；

图3为本申请实施例提供的10倍物镜用暗场聚光镜的反射抛物面曲线生成原理示意图；

图4为本申请实施例提供的多段抛物面递进情况下的设计图像原理示意图；

图5为本申请实施例提供的图4中a处的局部放大示意图；

图6为本申请实施例提供的图4中b处的局部放大示意图；

图7为本申请实施例提供的一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计装置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本申请的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。

参见图1，图1是本申请实施例提供的一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法的流程示意图。在本申请实施例中，所述方法包括：

S101、基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围。

在本申请实施例中，绘图软件可以选用AutoCAD软件，本申请将基于金相显微镜的物镜相关的参数在绘图软件中进行设计图像的绘制，使得设计图像中能够包含有物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围等数据图像。

在一种可实施方式中，步骤S101包括：

获取待设计金相显微镜的物镜参数，所述物镜参数包括物镜中心光轴、工作距离参数、物镜放大倍率；

基于所述物镜中心光轴与工作距离参数，确定观察标本的标本面中心点；

在绘图软件中绘制一条通过所述标本面中心点的水平中心线，将所述水平中心线确定为***光轴；

根据所述物镜放大倍率计算所述观察标本的视野范围，将所述视野范围确定为暗视场光线照明范围；

根据所述***光轴、暗视场光线照明范围以及物镜结构绘制出设计图像。

所述观察标本在本申请实施例中可以理解为需要通过设计出来的暗场聚光镜来观察的目标样本。

在本申请实施例中，首先将获取待设计金相显微镜的物镜参数，以此得到其对应物镜的物镜中心光轴、工作距离参数、物镜放大倍率等参数。如图2所示，以选用10倍物镜为例，根据物镜中心光轴和工作距离参数10mm，可以确定出标本面中心点O1。通过O1绘制出一条水平中心线，即可作为***光轴。再根据物镜放大倍率10x计算出观察标本的视野范围为2mm，即确定暗视场光线照明范围为2mm。在得到上述数据后，便能够在图面上绘制出设计图像。

S102、在所述设计图像中绘制与所述***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线。

所述会聚点在本申请实施例中可以理解为计算设计出的平行光线经过抛物面反射后所预期会聚的点。

所述发散光线在本申请实施例中可以理解为暗视场光线照明范围内的各光线经过会聚点后发散出去的光线。

在本申请实施例中，将根据水平方向入射平行光线的空间位置，来绘制平行光线，平行光线与***光轴平行。在绘制出平行光线后，将根据预先设置的边界条件来计算出期望平行光线会聚的会聚点，再根据确定好的暗视场光线照明范围生成一个经过会聚点的发散光线，进而确定会聚后通过会聚点光线的发散情况。

在一种可实施方式中，所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，包括：

确定预设的边界条件对应的约束关系，所述边界条件基于边界条件分析法得到；

计算确定所述平行光线的会聚点，用以使所述会聚点同时满足多个所述约束关系。

在本申请实施例中，利用边界条件分析法，能够确定得到若干边界条件。每一边界条件对应有一约束关系，利用边界约束关系，借助绘图软件便能够简单便捷的实现暗场聚光镜反射面曲线的一体化设计。计算确定的会聚点需要同时满足多个约束关系。

具体的，边界条件可以有五个，分别为：1.照明边界，即通过物镜镜组的环状平行光，其决定因素为由物镜后座的环形光阑尺寸决定，其对应的约束关系可以表示为最外侧和最内侧平行光均被反射利用。2.光斑尺寸，即反光镜汇聚到观察标本上斜照明范围，其决定因素为由不同倍率物镜的观测范围决定，其约束关系可以表示为光斑尺寸等于物镜视场大小。3.发散角度，即反射照明光入射到观察标本上倾斜角，其决定因素为由暗场聚光镜曲面决定，其约束关系可以表示为暗场聚光镜反射光，不能进入物镜成像主光路中。4.工作距离，即物镜前组到观察标本的距离，其决定因素为由物镜光学成像***决定，其约束关系可以表示为增加暗场聚光镜结构，不能损失高倍物镜的工作距离。5.结构特点，即镜头前组结构，其决定因素为由物镜成像***和物镜机械机构决定，其约束关系可以表示为暗场聚光镜反射的反射光线，不能被前组结构遮挡。

示例性的，以10倍物镜为例，根据10倍物镜的数值孔径参数，来确定会聚后通过会聚点O光线的发散情况。这种情况下会聚点需要满足三个重要的边界条件，首先是经过O点射向标本表面的光线需要覆盖整个标本的照明范围；然后照明光线经过标本镜面反射后，不会进入成像主光路，即不会进入离观察标本最近的玻璃镜片里。还要兼顾物镜内部结构特征，保证经过O点的发散光束不会被物镜组件遮挡（即离观察标本最近的玻璃镜片和金属结构）。还要兼顾物镜的工作距离不能损失，物镜原始工作距离为10，设置好聚光镜抛物面后，物镜新的工作距离，等于O1点和A点之间的水平距离，为了保证最终的效果，这个距离不能够减少太多。

此外，从图2中可以看出，O点并不在物镜成像***光轴上，而是绕着抛物线中心线进行了偏移。这是为了扩大照明范围，满足2mm视野范围的需要。

S103、确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线。

在本申请实施例中，在绘制生成了发散光线后，可以确定其与前述生成的平行光线的交点，对各交点进行拟合便能够生成反射抛物面曲线，以便后续生成暗场聚光镜面。

在一种可实施方式中，所述根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：

测量所述会聚点与任一所述交点之间的第一距离，确定抛物线准线，用以使所述交点到所述抛物线准线的直线距离为所述第一距离；

对各所述交点进行拟合，生成反射抛物面曲线；

基于所述抛物线准线确定所述反射抛物面曲线的抛物线焦点，并根据抛物线中心线与所述***光轴之间的偏移量，计算得到所述反射抛物面曲线的抛物线方程。

在本申请实施例中，由抛物线定义可知，抛物线上一点到抛物线焦点的距离，等于这个点到抛物线准线的距离。如图3所示，基于测量工具测量出AO线段的第一距离后，绘制生成一条抛物线准线，使得该抛物线准线到A点的距离与第一距离相同。对各交点进行拟合来生成反射抛物面曲线后，利用抛物线方程

可知，p为准线D到抛物线焦点的距离，而根据图中拟合出的曲线便能测量出p的数值。考虑到抛物面绕着抛物线中心线旋转，需要对方程增加一个偏移量，将方程变为：

，其中y1表示抛物线标准

，沿着y轴偏移的位移，测量出抛物线中心线与***光轴两条线之间的距离就是y1，此时得到的抛物线方程即为反射抛物面曲线最终的抛物线方程。

S104、以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。

在本申请实施例中，在得到反射抛物面曲线后，基于***光轴旋转反射抛物面曲线，便能得到生成的暗场聚光镜面。

在一种可实施方式中，步骤S104包括：

截取所述反射抛物面曲线的曲线段，所述曲线段为所述反射抛物面曲线与所述物镜结构两交汇处之间的曲线片段；

以所述***光轴为轴线旋转所述曲线段，得到暗场聚光镜面。

在本申请实施例中，如图3所示，为了生成暗场聚光镜面，所需的仅为反射抛物面曲线的部分曲线段。故首先会从生成的反射抛物面曲线中截取一段曲线段，再基于该曲线段进行旋转来得到暗场聚光镜面。

在一种可实施方式中，所述平行光线至少设有三条；

所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线，包括：

将相邻两条所述平行光线划分为一组，根据预设的边界条件分别计算各组平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过各所述会聚点的各发散光线；

所述确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：

确定各所述发散光线与所述发散光线对应的平行光线组的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线片段；

递进叠加各所述反射抛物面曲线片段，得到反射抛物面曲线。

在本申请实施例中，如图4、5、6所示，对于待设计生成的暗场聚光镜面的抛物面，为保证其精度，可以将其拆分为多段抛物面，并分别计算每段抛物面所对应的反射抛物面曲线。具体而言，由于只要确定了两条平行光线与经过设置的会聚点后的发散光线的两个交点便能够计算出一个抛物面曲线，故将相邻两条平行光线划分为一个平行光线组，根据边界条件来分别为每一组平行光线组计算会聚点，再根据暗视场光线照明范围来分别生成经过各会聚点的发散光线。由于每个发散光线对应有一个会聚点，而每个会聚点有与其对应的一组平行光线，故分别计算确定每一组平行光线与其对应的发散光线的交点，来通过交点拟合生成一个反射抛物面曲线片段。得到所有组的反射抛物面曲线片段后，对所有的反射抛物面曲线片段进行递进叠加，得到最终的反射抛物面曲线。其中，每一段抛物面都能为观察标本提供一次均匀照明，充分利用光线、多次照明叠加，以此提高了暗场照明的亮度和均匀度。

下面将结合附图7，对本申请实施例提供的金相显微镜用暗场聚光镜的设计装置进行详细介绍。需要说明的是，附图7所示的金相显微镜用暗场聚光镜的设计装置，用于执行本申请图1所示实施例的方法，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本申请图1所示的实施例。

请参见图7，图7是本申请实施例提供的一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计装置的结构示意图。如图7所示，所述装置包括：

绘制模块701，用于基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围；

计算模块702，用于在所述设计图像中绘制与所述***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；

确定模块703，用于确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；

旋转模块704，用于以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。

在一种可实施方式中，绘制模块701包括：

物镜参数获取单元，用于获取待设计金相显微镜的物镜参数，所述物镜参数包括物镜中心光轴、工作距离参数、物镜放大倍率；

标本面中心点确定单元，用于基于所述物镜中心光轴与工作距离参数，确定观察标本的标本面中心点；

***光轴确定单元，用于在绘图软件中绘制一条通过所述标本面中心点的水平中心线，将所述水平中心线确定为***光轴；

视野范围计算单元，用于根据所述物镜放大倍率计算所述观察标本的视野范围，将所述视野范围确定为暗视场光线照明范围；

设计图像绘制单元，用于根据所述***光轴、暗视场光线照明范围以及物镜结构绘制出设计图像。

在一种可实施方式中，计算模块702包括：

约束关系确定单元，用于确定预设的边界条件对应的约束关系，所述边界条件基于边界条件分析法得到；

会聚点计算单元，用于计算确定所述平行光线的会聚点，用以使所述会聚点同时满足多个所述约束关系。

在一种可实施方式中，确定模块703包括：

第一距离测量单元，用于测量所述会聚点与任一所述交点之间的第一距离，确定抛物线准线，用以使所述交点到所述抛物线准线的直线距离为所述第一距离；

拟合单元，用于对各所述交点进行拟合，生成反射抛物面曲线；

抛物线焦点确定单元，用于基于所述抛物线准线确定所述反射抛物面曲线的抛物线焦点，并根据抛物线中心线与所述***光轴之间的偏移量，计算得到所述反射抛物面曲线的抛物线方程。

在一种可实施方式中，计算模块702包括：

划分单元，用于将相邻两条所述平行光线划分为一组，根据预设的边界条件分别计算各组平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过各所述会聚点的各发散光线；

确定模块703包括：

曲线片段确定单元，用于确定各所述发散光线与所述发散光线对应的平行光线组的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线片段；

递进叠加单元，用于递进叠加各所述反射抛物面曲线片段，得到反射抛物面曲线。

在一种可实施方式中，旋转模块704包括：

截取单元，用于截取所述反射抛物面曲线的曲线段，所述曲线段为所述反射抛物面曲线与所述物镜结构两交汇处之间的曲线片段；

旋转单元，用于以所述***光轴为轴线旋转所述曲线段，得到暗场聚光镜面。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是现场可编程门阵列（Field－ProgrammableGate Array，FPGA）、集成电路（Integrated Circuit，IC）等。

本申请实施例的各处理单元和/或模块，可通过实现本申请实施例所述的功能的模拟电路而实现，也可以通过执行本申请实施例所述的功能的软件而实现。

参见图8，其示出了本申请实施例所涉及的一种电子设备的结构示意图，该电子设备可以用于实施图1所示实施例中的方法。如图8所示，电子设备800可以包括：至少一个中央处理器801，至少一个网络接口804，用户接口803，存储器805，至少一个通信总线802。

其中，通信总线802用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户接口803可以包括显示屏（Display）、摄像头（Camera），可选用户接口803还可以包括标准的有线接口、无线接口。

其中，网络接口804可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。

其中，中央处理器801可以包括一个或者多个处理核心。中央处理器801利用各种接口和线路连接整个电子设备800内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器805内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器805内的数据，执行终端800的各种功能和处理数据。可选的，中央处理器801可以采用数字信号处理（Digital SignalProcessing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。中央处理器801可集成中央中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、图像中央处理器（GraphicsProcessing Unit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作***、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到中央处理器801中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器805可以包括随机存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-Only Memory）。可选的，该存储器805包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storage medium）。存储器805可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器805可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作***的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器805可选的还可以是至少一个位于远离前述中央处理器801的存储装置。如图8所示，作为一种计算机存储介质的存储器805中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。

在图8所示的电子设备800中，用户接口803主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而中央处理器801可以用于调用存储器805中存储的金相显微镜用暗场聚光镜的设计应用程序，并具体执行以下操作：

基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围；

在所述设计图像中绘制与所述***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；

确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；

以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米***（包括分子存储器IC），或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（Read-Only Memory， ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory， ROM）、随机存取器（Random AccessMemory，RAM）、磁盘或光盘等。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法，其特征在于，所述方法包括：

基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围；

在所述设计图像中绘制与所述***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；

确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；

以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，包括：

获取待设计金相显微镜的物镜参数，所述物镜参数包括物镜中心光轴、工作距离参数、物镜放大倍率；

基于所述物镜中心光轴与工作距离参数，确定观察标本的标本面中心点；

在绘图软件中绘制一条通过所述标本面中心点的水平中心线，将所述水平中心线确定为***光轴；

根据所述物镜放大倍率计算所述观察标本的视野范围，将所述视野范围确定为暗视场光线照明范围；

根据所述***光轴、暗视场光线照明范围以及物镜结构绘制出设计图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，包括：

确定预设的边界条件对应的约束关系，所述边界条件基于边界条件分析法得到；

计算确定所述平行光线的会聚点，用以使所述会聚点同时满足多个所述约束关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：

测量所述会聚点与任一所述交点之间的第一距离，确定抛物线准线，用以使所述交点到所述抛物线准线的直线距离为所述第一距离；

对各所述交点进行拟合，生成反射抛物面曲线；

基于所述抛物线准线确定所述反射抛物面曲线的抛物线焦点，并根据抛物线中心线与所述***光轴之间的偏移量，计算得到所述反射抛物面曲线的抛物线方程。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平行光线至少设有三条；

所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线，包括：

将相邻两条所述平行光线划分为一组，根据预设的边界条件分别计算各组平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过各所述会聚点的各发散光线；

所述确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：

确定各所述发散光线与所述发散光线对应的平行光线组的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线片段；

递进叠加各所述反射抛物面曲线片段，得到反射抛物面曲线。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面，包括：

截取所述反射抛物面曲线的曲线段，所述曲线段为所述反射抛物面曲线与所述物镜结构两交汇处之间的曲线片段；

以所述***光轴为轴线旋转所述曲线段，得到暗场聚光镜面。

7.一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计装置，其特征在于，所述装置包括：

绘制模块，用于基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、***光轴、暗视场光线照明范围；

计算模块，用于在所述设计图像中绘制与所述***光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；

确定模块，用于确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；

旋转模块，用于以所述***光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

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